（優選）航測內業基礎知識當前第1頁\共有81頁\編于星期三\11點

國際攝影測量與遙感學會（ISPRS）在1988年對攝影測量與遙感下的定義為：“攝影測量與遙感乃是對非接觸傳感器系統獲得的影像及其數字表達進行記錄、量測和解譯的過程獲得自然物體和環境的可靠信息的一門工藝、科學和技術”。當前第2頁\共有81頁\編于星期三\11點航空攝影測量

應用從飛機上對地表面所攝得的像片為基礎，根據其幾何特征和物理特征進行量測和分析，從而確定地面上物體的形狀、大小、空間位置及相互關系。

當前第3頁\共有81頁\編于星期三\11點攝影測量的分類可以從不同角度對攝影測量學進行分類：按距離遠近分有航天攝影測量、航空攝影測量、地面攝影測量、近景攝影測量和顯微攝影測量；按用途分有地形攝影測量與非地形攝影測量。按技術處理方法分，則有模擬法攝影測量、解析攝影測量和數字攝影測量。當前第4頁\共有81頁\編于星期三\11點模擬法攝影測量是用光學和機械方法模擬攝影成像過程，通過攝影過程的幾何反轉建立縮小了的幾何模型，在此模型上量測便可得到所需的各種圖件。A10當前第5頁\共有81頁\編于星期三\11點解析攝影測量是用計算的方法在計算機中建立像點坐標和物點坐標之間的幾何關系，所量測的結果先貯存在電子計算機中，再通過數控繪圖儀繪出圖來。C130當前第6頁\共有81頁\編于星期三\11點數字攝影測量則是解析攝影測量的進一步發展，包括攝影測量的數字測圖和以數字（化）影像為出發點的全數字化攝影測量，是攝影測量的發展方向。VirtuoZoNT當前第7頁\共有81頁\編于星期三\11點航測成圖的簡要過程航空攝影工作制定攝影計劃航空攝影暗室沖洗、曬印質量評定工作外業測量工作測量控制點的平面坐標和高程像片判讀調繪編制平面圖（地形圖）當前第8頁\共有81頁\編于星期三\11點航攝儀鏡箱暗箱物鏡當前第9頁\共有81頁\編于星期三\11點航攝儀物鏡HH'ss'F'hh'Fff'ABCD當前第10頁\共有81頁\編于星期三\11點物鏡像場光線通過物鏡光學中心在物鏡的焦平面上，呈現出一個影像清晰的圓形面積，這個圓面積成為像場。像場角由物鏡的光學中心與像場直徑端點的連線所形成的角度，稱像場角。常角寬角特寬角物鏡的畸變差航攝機物鏡的構像誤差。

當前第11頁\共有81頁\編于星期三\11點鏡箱承片框：各邊線嚴格處于同一平面，為航攝儀的成像面攝影機軸:從攝影機物鏡的后節點作框標平面的垂線像主點:攝影機軸在框標平面上的垂足像距：物鏡中心到承片框的距離，也稱鏡箱焦距或航攝儀主距。通常使之等于物鏡焦距相幅：承片框中空部分大小，即物鏡的內接像場的正方形。當前第12頁\共有81頁\編于星期三\11點框標邊框標角框標當前第13頁\共有81頁\編于星期三\11點內方位元素x0y0oxysf航攝儀主距f像主點坐標X0、Y0當前第14頁\共有81頁\編于星期三\11點航空攝影航攝比例尺航高航向重疊和旁向重疊當前第15頁\共有81頁\編于星期三\11點航攝比例尺航攝比例尺是指空中攝影計劃設計時的像片比例尺。航攝比例尺的選取要以成圖比例尺、測區地形、攝影測量內業成圖方法和成圖精度等因素來考慮選取，另外還要考慮經濟性和攝影資料的可使用性。航攝比例尺分母的相對誤差不超過5%當前第16頁\共有81頁\編于星期三\11點航攝比例尺與成圖比例尺的關系當前第17頁\共有81頁\編于星期三\11點航高

航高是指攝影飛機在攝影瞬間相對某一水準面的高度

相對航高相對航高是指攝影機物鏡相對于某一基準面的高度，常稱為攝影航高絕對航高它是相對于平均海平面的航高，是指攝影物鏡在攝影瞬間的真實海拔高度航線圖當前第18頁\共有81頁\編于星期三\11點重疊度

航向重疊：航攝像片沿飛行方向上相鄰像片的重疊。航向重疊反映在航攝像片的影像上是以像幅邊長的百分數表示。

攝影基線

旁向重疊：兩相鄰航帶之間的重疊稱為旁向重疊。

航線間距

航線圖當前第19頁\共有81頁\編于星期三\11點當前第20頁\共有81頁\編于星期三\11點當前第21頁\共有81頁\編于星期三\11點航帶彎曲航帶彎曲度是指航帶兩端像主點之間的直線距離與偏離該直線最遠的像主點到該直線垂距的比，一般采用百分數表示。航帶彎曲度一般規定不得超過3%。當前第22頁\共有81頁\編于星期三\11點航攝像片編制的圖件像片平面圖：利用已經糾正的航片拼接鑲嵌而成。像片索引圖像片略圖：直接利用接觸曬印的像片，以某一種方法排列重疊起來，再把重疊部分以曲折線切開（不允許割切重要地物），然后依切割的地物鑲嵌而成。由于這種圖是未經糾正的航空像片鑲嵌而成，故稱略圖。像片略圖存在的誤差：重復、錯開、遺漏。影像地圖當前第23頁\共有81頁\編于星期三\11點像片控制點像片控制點的分類平面高程控制點平面控制點高程控制點當前第24頁\共有81頁\編于星期三\11點外業控制測量選點刺點施測當前第25頁\共有81頁\編于星期三\11點像片解析當前第26頁\共有81頁\編于星期三\11點航攝像片與地形圖的差別表示方法的差別

在航片上，地物、地貌是通過影像的形狀、大小、色調來表示的，而地形圖石由各種圖式符號、注記和等高線來表示的

投影方式的差別

地形圖是正射投影、航片是中心投影當前第27頁\共有81頁\編于星期三\11點投影用一組假想的直線將物體向幾何面投射稱為投影，其投射線稱為投影射線，投影的幾何面通常取平面稱為投影平面，在投影平面上得到的圖形稱為該物體在投影平面上的投影。當前第28頁\共有81頁\編于星期三\11點地形圖的正射投影當前第29頁\共有81頁\編于星期三\11點當諸投影射線都平行于某一固定方向時，這種投影稱為平行投影。平行投影中，當投影射線與投影平面斜交的稱為斜投影；投影射線與投影平面正交的稱為正射投影。當前第30頁\共有81頁\編于星期三\11點正射投影的特點1、投影后的圖形與實際物體形狀相似2、點的投影與點到投影面的距離無關3、各部分的比例尺一致當前第31頁\共有81頁\編于星期三\11點中心投影投影中心fpa1a2s2s1A1A2S在航攝像片上的地面構像可以認為是由地面各點指向投影中心的直線投射光線所形成，這樣所得到的影像屬于中心投影。當前第32頁\共有81頁\編于星期三\11點航攝像片的中心投影ABCDabcdocadbSoP1P2當前第33頁\共有81頁\編于星期三\11點當前第34頁\共有81頁\編于星期三\11點中心投影的特性空間點在像片上的透視構像仍為一個點空間直線的透視構像一般是直線ABCDSabcp當前第35頁\共有81頁\編于星期三\11點像片上主要的點、線S投影中心Es像地平面（合面）P像平面hihi像地平面（合線）E水平地面i主合點o像主點h0h0主橫線W主垂面hchc等比線SoO攝影機軸SnN鉛垂射線α航攝像片傾角n像底點N地底點c等角點VV主縱線V。V?；痉较蚓€TT透視軸（跡線）Eshihiih0h0hchc當前第36頁\共有81頁\編于星期三\11點當前第37頁\共有81頁\編于星期三\11點合點空間一組互相平行的直線，其無窮遠點的像匯合于一點，此點稱為合點M1M3M2ABCmScbap當前第38頁\共有81頁\編于星期三\11點中心投影作圖水平地面上任一直線的像ABt1Siab當前第39頁\共有81頁\編于星期三\11點水平地面上鉛垂線的像SnNABt2abp當前第40頁\共有81頁\編于星期三\11點攝影測量常用的坐標系像平面坐標系像空間坐標系像空間輔助坐標系攝影測量坐標系

地面攝影測量坐標系地面坐標系當前第41頁\共有81頁\編于星期三\11點像平面坐標系像平面坐標系用以表示像點在像平面的位置。通常以像主點為坐標原點，x、y軸的方向按需要而定。當前第42頁\共有81頁\編于星期三\11點像空間坐標系描述像點在像方空間位置的空間直角坐標系Szyxyxa像空間坐標x、y、-f當前第43頁\共有81頁\編于星期三\11點像空間輔助坐標系像空間輔助坐標系是為建立相鄰像片或航線中各像片之間的坐標關系而建立的一種過渡性坐標系。S1ZyxYXaS2ZYXZYXS3當前第44頁\共有81頁\編于星期三\11點攝影測量坐標系攝影測量坐標系也稱物方空間坐標系，是描述物點（包括地面控制點和地面模型點）在物方空間位置所建立的空間直角坐標系。是像點由像方空間變換地面的過渡性坐標系DZYXSZYX當前第45頁\共有81頁\編于星期三\11點地面攝影測量坐標系地面攝影測量坐標系用于表示表示地面點位置的空間直角坐標系，是最終往大地坐標系過渡的坐標系。DZYXSZYX當前第46頁\共有81頁\編于星期三\11點地面坐標系是國家統一的測量坐標系統，取平面縱坐標為X軸，橫坐標為Y軸YGXGOZG當前第47頁\共有81頁\編于星期三\11點航攝像片的內方位元素和外方位元素內方位元素外方位元素當前第48頁\共有81頁\編于星期三\11點內方位元素確定物鏡中心與像平面間相對位置所需要的數據稱為內方位元素。

x0y0f恢復內方位元素的意義是為了確定攝影光束形狀。當前第49頁\共有81頁\編于星期三\11點外方位元素

在已知內方位元素的條件下，確定投影中心與航片在攝影瞬間的空間位置，即攝影光束的空間位置的數據，稱為外方位元素。包括投影中心在地面坐標系中的三個坐標值Xs、Ys、Zs，攝影方向相對空間坐標軸的兩個角度和像片繞攝影方向選狀的一個角度。DXYZXYZSZsXsYsO′Oxyopφωκφ航向傾角ω旁向傾角κ像片旋角當前第50頁\共有81頁\編于星期三\11點空間直角坐標的變換共線方程在攝影測量學中，按照投影中心、像點和相應的地面點的理想共線關系建立的數學模型，稱為共線條件方程。AaSf當前第51頁\共有81頁\編于星期三\11點AazxyxyZYXxy-fXZYS點的坐標變換當前第52頁\共有81頁\編于星期三\11點xyzXYZa1a2a3b1b2b3c1c2c3由空間解析幾何學可知：

寫成矩陣形式：zxyS由線性代數知：旋轉矩陣RT=R-1RT=R-11、旋轉矩陣ZYX正交矩陣當前第53頁\共有81頁\編于星期三\11點矩陣R中的九個參數為兩軸坐標系間的方向余弦=cosXxcosXycosXzcosYxcosYycosYzcosZxcosZycosZz當前第54頁\共有81頁\編于星期三\11點旋轉矩陣參數（a1/b1/c1/a2/b2/c2/a3/b3/c3）當前第55頁\共有81頁\編于星期三\11點AaSzxyxy-fxAyAzAxyo共線條件方程的解析表達式當前第56頁\共有81頁\編于星期三\11點共線方程x-x0=-f[a1(X-Xs)+b1(Y-Ys)+c1(Z-Zs)]a3(X-Xs)+b3(Y-Ys)+c3(Z-Zs)y-y0=-f[a2(X-Xs)+b2(Y-Ys)+c2(Z-Zs)]a3(X-Xs)+b3(Y-Ys)+c3(Z-Zs)當前第57頁\共有81頁\編于星期三\11點像點位移因像片傾斜引起的像點位移因地形起伏引起的像點位移當前第58頁\共有81頁\編于星期三\11點像片與地面均水平當前第59頁\共有81頁\編于星期三\11點像片傾斜引起的像點位移當前第60頁\共有81頁\編于星期三\11點因地形起伏引起的像點位移當前第61頁\共有81頁\編于星期三\11點當前第62頁\共有81頁\編于星期三\11點航空像片的構像比例尺當前第63頁\共有81頁\編于星期三\11點立體觀察和立體測量立體視覺交向角差生理視差在雙眼觀察下能感覺出景物有遠近凸凹的視覺，稱為立體視覺r為兩眼視線的交會角，稱為交向角，交向角之差稱為交向角差弧a1b1a2b2之差稱為生理視差當前第64頁\共有81頁\編于星期三\11點人造立體視覺人造立體視覺的過程(空間物體)空間物體的構像信息生理視差立體感覺視覺的空間物體的存在當前第65頁\共有81頁\編于星期三\11點立體觀察的條件由兩個攝影站點攝取同一景物而組成立體像對；每只眼睛必須分別觀察像對的一張像片；兩條同名像點的視線與眼基線應在一個平面內。當前第66頁\共有81頁\編于星期三\11點立體觀察的方法立體鏡法人眼直接觀察法光學法互補色法偏振光法當前第67頁\共有81頁\編于星期三\11點當前第68頁\共有81頁\編于星期三\11點當前第69頁\共有81頁\編于星期三\11點立體攝影測量

以立體像對作為作業單元,確定地面點的平面和高程位置.當前第70頁\共有81頁\編于星期三\11點立體攝影測量的過程相對定向絕對定向量測相對定向恢復攝影瞬間像對像片間相對位置關系，稱為像對的相對定向相對定向元素是確定像對兩張像片像對位置的元素絕對定向將模型方位確定在大地坐標系中，稱為絕對定向絕對定向元素是確定相對定向所建立的幾何模型的比例尺和恢復模型空間方位的元素當前第71頁\共有81頁\編于星期三\11點當前第72頁\共有81頁\編于星期三\11點像片糾正借助于某種儀器將傾斜誤差予以消除，成為符合于某一固定比例尺的水平像片，這一變換過程叫像片糾正。糾正只能消除像片傾斜引起的像點位移，而不能消除因地形起伏所引起的像點位移攝影過程的幾何反轉：恢復內、外方位元素的投影當前第73頁\共有81頁\編于星期三\11點投影差的糾正原理起伏地區投影轉繪：按地面高程分成多個帶，再用每一帶中間截面的航高來確定投影面的高度，在整個一帶范圍內的地物和地貌完全消除了投影差，而上下帶邊殘留的投影差能夠限制在允許的范圍內。當前第74頁\共有81頁\編于星期三\11點微分糾正也稱正射投影技術，是以立體像對建立地面模型為基礎，采用糾正單元進行糾正，獲得各糾正單元的正射投影，從而得到正射像片當前第75頁\共有81頁\編于星期三\11點像對坐標的系統誤差底片變形航攝機物鏡的畸變差大氣折